施氮量对有机基质栽培韭菜生长、品质及氮素利用的影响

摘 要：为筛选适宜有机基质栽培韭菜生长的最佳施氮量，以独根红品种为试材，设置CK（0 kg·667 m-2）、T1（4 kg·667 m-2）、T2（8 kg·667 m-2）、T3（12 kg·667 m-2）、T4（16 kg·667 m-2）、T5（20 kg·667 m-2）、T6（24 kg·667 m-2）、T7（28 kg·667 m-2）、T8（32 kg·667 m-2）、T9（36 kg·667 m-2）共10个尿素处理，探究施氮量对基质栽培韭菜生长、品质及氮素利用的影响。结果表明，T3处理的韭菜总产量最高，较CK、T9处理分别显著增产21.58%、17.19%，分蘖数较CK显著增加37.69%。T3处理有较好的根系形态，且分蘖数、根系形态及矿质养分含量之间存在不同程度的正相关性（r=0.352～0.952）。氮肥农学效率、偏生产力和氮素利用率随施氮量的增加整体上呈降低趋势。采用隶属函数法对产量及可溶性糖、丙酮酸、纤维素和硝酸盐含量等指标进行综合评价，T3处理得分最高，综合品质最好。综上，适宜的施氮量能提高韭菜的产量、品质，促进矿质养分的吸收，其中T3处理能较好地协调产量、品质和氮肥利用率的关系，效果最佳。

关键词：韭菜；施氮量；有机基质；产量；品质；氮素利用

中图分类号：S633.3 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）10-141-08

收稿日期：2024-04-07；修回日期：2024-07-26

基金项目：山东省蔬菜产业技术体系（SDAIT-05）

作者简介：韩 珑，女，助理农艺师，研究方向为设施蔬菜栽培生理。E-mail：hanlonghello2008@163.com

通信作者：高俊杰，男，研究员，研究方向为蔬菜栽培生理。E-mail：sdau0525@foxmail.com

Effects of nitrogen application on growth， quality and nitrogen utilization of Chinese chives in organic substrate culture

HAN Long， WANG Ting， Gao Junjie， LIU Zhongliang， CHEN Zhen， GU Duanyin， YAN Weiqiang

（Tai’an Academy of Agricultural Sciences， Tai’an 271000， Shandong， China）

Abstract： In order to screen out the best nitrogen application level suitable for the growth of Chinese chives in organic substrate culture， the variety Dugenhong was used as experimental material， and ten urea treatments including CK（0 kg·667 m-2）， T1（4 kg·667 m-2）， T2（8 kg·667 m-2）， T3（12 kg·667 m-2）， T4（16 kg·667 m-2）， T5（20 kg·667 m-2）， T6（24 kg·667 m-2）， T7（28 kg·667 m-2）， T8（32 kg·667 m-2）， T9（36 kg·667 m-2） were set to investigate the effect of nitrogen application rate on the growth， quality and nitrogen utilization of Chinese chives in organic substrate culture. The results showed that the total yield of Chinese chives with T3 treatment was the highest， increasing by 21.58% and 17.19% compared to CK and T9 treatments， respectively， and the tiller number increased by 37.69% in comparison with CK. The T3 treatment had better root morphology， and positive correlations（r = 0.352-0.952）were observed among the tiller number， root morphology， and mineral nutrient content. The yield， soluble sugar， pyruvate， cellulose， nutrient content and other indicators were evaluated by membership function method. The T3 treatment achieved the highest score among all the treatments and had the best overall quality. With the increase of nitrogen application， the agronomic efficiency， partial productivity， and nitrogen utilization efficiency of nitrogen fertilizer showed an overall declining trend. In summary， an appropriate amount of nitrogen application could improve the yield and quality of Chinese chives， promote the absorption of mineral nutrients.. The T3 treatment exhibited the best performance in coordinating the relationship between yield， quality and nitrogen utilization efficiency.

Key words： Chinese chives; Nitrogen application rate; Organic substrate; Yield; Quality; Nitrogen utilization

韭菜（Allium tuberosum Rottl. ex Spr.）是百合科葱属多年生蔬菜，风味独特，一年可多次收割，除叶具有食用价值外，还可生产韭薹、韭花等，有较高的经济效益。传统土栽韭菜易发韭蛆，农药防治时常引起药物残留，食用安全令人担忧。有机基质栽培，以菌渣、畜禽粪便、秸秆等为原料，病虫害发生相对较轻[1]，可节肥、节药[2]，提高韭菜的食用安全水平。此外，基质中富含矿质元素和有机质[3-4]，可提高根系活力，提高韭菜品质和产量[5-6]，实现农业废弃物的高值化利用[7]。

氮素作为生命元素，水平的高低影响植物的整个生长发育进程[8]。研究表明，氮水平过高会通过减少植物体内糖分积累来阻碍营养生长[9]，并且高氮会抑制生长素的合成和运输，降低根系分支密度和表面积[10]。对韭菜的研究表明，在沙质土壤温室栽培条件下，韭菜适宜施氮量为36.84～45.96 kg·667 m-2[11]；华仁锐等[12]研究认为，以珍珠岩为栽培基质时，营养液氮素浓度超过14 mmol·L-1，韭菜的增产速率低于硝酸盐含量的增长速率。有机栽培基质养分含量较高，生产中极易造成施肥过量。因此，根据基质的养分供应与韭菜吸收特性来确定适宜施氮量极为重要。

目前，关于韭菜的氮肥研究主要集中在土壤栽培及营养液栽培方面，针对有机基质栽培韭菜的氮肥用量研究较为缺乏。此外，随着基质配方的不断更新，其养分的供应也有较大差异，韭菜种植适宜的氮用量亦有不同。笔者基于前期筛选的基质配方（菌渣、稻壳、牛粪、鸡粪、河沙质量比为2∶3∶1∶1∶1），研究不同施氮量对韭菜生长、品质及氮素利用的影响，并采用隶属函数值法进行综合评价，以期为设施有机基质栽培韭菜合理施氮提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试韭菜品种为独根红，由河南久星生物科技研究院有限公司提供。

栽培基质为前期筛选的配方基质，理化性质如下：pH 7.33、EC值2.88 mS·cm-1、碱解氮含量（w，后同）486.60 mg·kg-1、有效磷含量620.18 mg·kg-1、速效钾含量2 723.94 mg·kg-1。

试验肥料：普通尿素（N含量≥46.0%）、过磷酸钙（P2O5含量≥12%）、硫酸钾（K2O含量≥51%），均购自山东农大肥业科技股份有限公司。

1.2 试验设计

试验于2023年3—10月在泰安市农业科学院蔬菜试验基地开展。韭菜于3月6日定植在塑料拱棚的栽培槽中，规格为3 m×1.2 m×0.2 m，槽距40 cm，槽内填充栽培基质。韭菜定植行距20 cm，穴距25 cm，每穴10株，折合每小区600株。定植前韭菜按相同长度统一剪根，栽入基质后压实。

韭菜生产中常用尿素为氮肥，试验设置10个处理，采用随机区组设计，每处理3次重复。各处理每茬韭菜尿素用量如下：CK（0 kg·667 m-2）、T1（4 kg·667 m-2）、T2（8 kg·667 m-2）、T3（12 kg·667 m-2）、T4（16 kg·667 m-2）、T5（20 kg·667 m-2）、T6（24 kg·667 m-2）、T7（28 kg·667 m-2）、T8（32 kg·667 m-2）、T9（36 kg·667 m-2）。各处理磷、钾肥用量相同，均为P2O5 7.5 kg·667 m-2、K2O 7.5 kg·667 m-2，一次性基施。除氮肥用量不同外，每小区管理措施相同。追氮时间为每茬韭菜生长期内分2次随水施入。

1.3 测定指标与方法

韭菜长至35～40 cm时收割，全年共收割7茬。分别于5月11日、6月2日、6月27日、7月24日、8月18日、9月22日和10月21日测产，由各小区产量换算成667 m2产量。另取韭菜鲜叶烘干、研磨、消煮后，用凯氏定氮仪测定韭菜叶片全氮含量[13]。

叶片氮素积累量=干物质量×氮素含量。（1）

氮肥偏生产力、农学效率和氮素利用率计算公式如下：

氮肥偏生产力/（kg·kg-1）＝施氮区韭菜总产量/总施氮量； （2）

氮肥农学效率/（kg·kg-1）＝（施氮区韭菜总产量－不施氮区韭菜总产量）/总施氮量； （3）

氮素利用率/%＝（施氮区韭菜叶片氮素积累量－不施氮区韭菜叶片氮素积累量）/总施氮量×100。 （4）

第3茬韭菜收割时，从各处理随机选取15株韭菜，剪取叶片中段的相同部位混匀后进行品质及矿质元素含量的测定，设置3次重复。分别采用蒽酮比色法[14]、考马斯亮蓝法[14]、乙醇浸提法[15]、酸水解-蒽酮比色法[15]、2，6-二氯靛酚比色法[16]测定韭菜叶片可溶性糖、可溶性蛋白、叶绿素、纤维素及维生素C含量；采用水杨酸比色法测定硝酸盐含量[15]；采用2，4-二硝基苯肼法测定丙酮酸含量[17]。韭菜鲜叶经烘干、研磨、消煮后，采用凯氏定氮法、钼锑抗比色法和火焰光度法分别测定韭菜叶片全氮、全磷、全钾含量[13]。

韭菜收割后，每处理选取长势一致的韭菜，取出根系清洗干净，用 Win RHIZO（2007年版）根系分析仪扫描并统计根系总长度、直径、表面积和体积。此外，每处理随机选择10穴韭菜，统计分蘖数。分蘖及根系形态统计均设置3次重复。

1.4 数据分析

采用 Excel 2010 进行数据处理及制图，采用SPSS24.0软件进行统计分析，显著性检验采用Duncan新复极差法，采用Pearson进行相关性分析。

采用隶属函数值法对韭菜进行综合评价[18]。权重系数参考相关文献[18-20]，设定如下：产量为0.30，丙酮酸含量为0.20，可溶性糖含量为0.15，可溶性蛋白、维生素C、叶绿素和纤维素含量均为0.10，全氮、全磷和全钾含量均为0.05，硝酸盐含量为-0.20。

2 结果与分析

2.1 施氮量对有机基质栽培韭菜总产量的影响

由图1可知，随施氮量增加，韭菜总产量的响应趋势为先增加后降低。T3处理的韭菜产量最高（11 348.57 kg·667 m-2），较不施氮CK显著增产21.58%，较高氮量T9处理显著增产17.19%。T2、T4和T5处理间无显著差异，较CK显著增产16.07%～17.24%；T9处理产量仅为9 684.16 kg·667 m-2，与T7、T8处理无显著差异，但三者均显著高于CK。

2.2 施氮量对有机基质韭菜分蘖数、根系形态的影响

如表1所示，除T7和T8处理外，随着施氮量的增加，韭菜分蘖数、根总长度、根表面积及根体积均呈先增加后减少的变化趋势。CK分蘖数最少，T3、T4处理分别较CK显著增加37.69%、37.07%。各氮肥处理的根总长度较CK显著增加34.52%～57.53%；T8、T9处理的根直径较T5处理显著降低；根表面积和根体积在各处理间差异较明显，T4处理的根表面积较CK显著增加69.06%，较T9显著增加40.79%；T9处理的根体积较小，与CK无显著差异。

2.3 施氮量对有机基质栽培韭菜叶绿素含量的影响

除T6和T9处理外，随施氮量的增加，韭菜叶片叶绿素含量呈先升高后降低的变化趋势（表2）。CK的叶绿素含量最低，T3处理的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量均最高，分别比CK显著提高34.70%、47.90%、37.74%，比T9显著提高15.14%、24.12%、17.37%。

2.4 施氮量对有机基质栽培韭菜品质的影响

由图2-A可知，施氮量较低时，增施氮肥能够促进韭菜叶片可溶性糖的合成，当施氮量超过一定范围后则起抑制作用；T5处理的叶片可溶性糖含量显著高于其他处理，分别较CK和T9处理显著提高了50.13%、19.16%。

韭菜叶片可溶性蛋白含量（图2-B）与可溶性糖含量类似，呈先升高后降低的变化趋势。与CK相比，T1、T2和T3处理的可溶性蛋白含量显著提高24.88%～52.07%；T3处理的可溶性蛋白含量最高，T9处理最低，但也较CK显著提高21.66%。

由图2-C可知，T2、T3处理的韭菜叶片维生素C含量与其他处理差异显著，分别较CK显著提高12.36%、13.96%；T9处理的叶片维生素C含量最低，是T3处理的82.77%。

由图2-D所示，CK和T1处理的韭菜叶片丙酮酸含量较低；T4处理的丙酮酸含量（0.26 mg·g-1）最高，较CK显著提高35.05%；T3、T5和T6处理间未达到显著差异水平，但均具有较高的丙酮酸含量。

由图2-E可知，适量的氮肥可降低韭菜叶片纤维素含量。与CK相比，T1～T5处理叶片的纤维素含量显著降低，T3、T4处理的纤维素含量分别为1.29%、1.25%。继续增加施氮量，叶片纤维素含量有所回升，T7、T8和T9处理的纤维素含量差异不显著，但均显著高于CK。

由图2-F可知，CK处理的硝酸盐含量（0.43 mg·g-1）最低；T2、T3和T4处理的硝酸盐含量无显著差异，在0.55～0.59 mg·g-1之间，均显著高于CK；T9处理的叶片硝酸盐含量最高，约是CK的2倍，与T8处理差异不显著。

2.5 施氮量对有机基质栽培韭菜叶片矿质养分含量的影响

由表3可知，适宜的施氮量对韭菜叶片矿质养分的吸收有促进作用。在T3、T4和T5处理下，韭菜叶片全氮含量较高，分别比CK显著提高18.33%、19.26%和20.42%，较高的施氮量抑制了叶片对氮素的吸收利用，T9处理的叶片全氮含量仅比CK提高11.60%。T5处理的韭菜叶片全磷含量最高，比CK显著提高43.33%，T3、T4、T6和T7处理的全磷含量在1.14%～1.19%，处理间无显著差异，但均显著高于CK，T1和T9处理的叶片全磷含量与CK无显著差异。T3～T6处理的韭菜叶片的全钾含量较高，较CK显著提高21.82%～29.20%。

2.6 施氮量对有机基质栽培韭菜氮素利用的影响

如表4所示，随韭菜施氮量的增加，氮肥偏生产力、农学效率和氮素利用率（T9处理除外）逐渐降低，均在T1处理最高。氮肥偏生产力在各处理间差异达显著水平；氮肥农学效率分别在T2和T3，T4和T5，T7、T8和T9处理间无显著差异；T1处理的氮素利用率最高（40.53%），T7、T8、T9处理的氮素利用率较低，均不到10%。

2.7 有机基质栽培韭菜生长指标及矿质养分含量的相关性分析

韭菜分蘖数、根系形态、矿质养分含量之间存在不同程度的正相关性（表5）。其中，分蘖数与总根长度、根表面积、根体积呈极显著正相关；韭菜总根长度与根表面积、根体积分别呈极显著、显著正相关，根直径则与根体积呈显著正相关。韭菜分蘖数、根表面积、根体积均与叶片全氮、全磷、全钾含量呈极显著相关（r=0.787～0.952，p<0.01），总根长度与全氮、全钾含量呈极显著正相关，而根直径与全磷含量呈显著正相关（r=0.736，p<0.05），可能与土壤中磷的移动性较差有关；叶片全氮、全磷、全钾含量之间呈极显著正相关（r=0.804～0.935，p<0.01）。

2.8 不同处理基质栽培韭菜的综合评价

不同施氮处理的韭菜产量、品质、矿质养分含量等指标的隶属函数值及综合排名如表6所示。T3处理的隶属函数累加值最高（0.874），综合评价最好，排名第一；T4和T5处理依次位列第二和第三，品质较好；除CK外，T9处理的累加值最低（0.285），排名第九。

3 讨论与结论

基质中含有的有机氮、纤维素等成分需要在微生物及酶的矿化、分解后才能供植物吸收利用。研究表明，基质中氮素矿化微生物数量、酶活性受氮素水平的影响较大[21]。合理的施氮量可促进基质中纤维素分解为单糖供作物吸收[21]，维持生物量的高积累[22]，而氮素过高或缺乏均不利于产量提升。在本试验中，韭菜产量与氮素供应量呈二次曲线关系，T3处理的增产率最高，较CK显著增产21.58%，继续增加氮肥用量，产量反而降低，与前人的研究结论一致[23]。

韭菜具有分蘖特性，与根系的生长相互依存[24]。根系构型可反映养分吸收的生物学潜力[25]。研究表明，适宜施氮量会促进基质中迟效养分向速效养分转化[26]，对磷、钾元素的协同吸收有利[27]。氮素过度缺乏会抑制侧根生长[28]，而高氮则降低根系空间生态位，减弱养分吸收能力 [22]。本研究表明，韭菜分蘖数、根系各生长参数及叶片矿质养分含量均随着施氮量的增加呈先上升后下降的变化趋势，且相互之间呈现不同程度的正相关（r=0.352～0.952），表明合理施氮能够维持韭菜分蘖和根系生长的平衡，促进地上部对矿质养分的吸收。任胜茂等[22]研究表明，氮肥通过调节光合作用及产物的分配影响根系生长。叶绿素是光合作用的主导色素，反映了植物的光合性能。氮素缺乏或过量均会对叶绿素代谢基因的表达产生一定影响，不利于叶绿素合成[29-30]，本试验也证实了这一观点，T3处理的总叶绿素含量最高，分别较CK、T9处理显著提高37.74%、17.37%。

适宜的氮素水平能够平衡植物的碳-氮代谢[31]，提高碳、氮同化酶的活性，对营养品质的提升有利，当施氮量过高时，碳骨架和还原力过分消耗而积累有害氮，造成品质下降，硝酸盐富集[32]。本研究表明，随施氮量的增加，韭菜叶片可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C含量先增后降，硝酸盐含量则逐渐升高，并且适宜的氮肥对纤维素含量的降低有促进作用，这与前人的研究结论一致[33-34]。韭菜叶片受损时，其中的有机硫化物可裂解产生酶促丙酮酸，丙酮酸含量是评估葱属植物辛辣程度的重要指标[18]。李俊玲等[35]研究表明，红葱的丙酮酸含量在不同浓度的氮素处理下无明显差异，与本研究的结论不同，丙酮酸含量对施氮量的响应表现为先增大后减小，原因可能是含硫挥发性物的形成还受硫素、温度等因子的多重影响[36]。

以产量、品质等作为评价指标，利用隶属函数法对不同处理的韭菜进行综合评价。结果表明，T3处理的隶属函数累加值最大，即综合品质最好。氮肥的施用在提升产量、品质的同时，也加大了养分的流失。为更好地评价氮肥用量，笔者同时分析了不同处理韭菜的氮肥利用效率。氮肥农学效率、偏生产力和氮素利用率随施氮量的增加整体上呈降低趋势，这与樱桃番茄[37]、马铃薯[38]等作物上的研究结论相同。T3处理的氮肥农学效率、氮素利用率低于T1处理，但与T2处理无显著差异。可见，T3处理的韭菜除有最佳的综合品质外，还保持了较高的氮素利用率。

综上所述，适宜的施氮量可促进韭菜生长及养分的吸收，提高产量和品质。T3处理，即每茬追施12 kg·667 m-2尿素（对应氮素5.5 kg·667 m-2）韭菜的分蘖数、根系形态、产量、品质等指标表现较好，综合评价最高，且有较高的氮肥利用效率，可作为有机基质栽培韭菜的氮肥参考用量。

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